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一数基于增强现实的投影技术虚拟显示成为未

时间:2019-01-30 23:02:56| 来源:| 编辑:笔名| 点击:0次

一数:基于增强现实的投影技术 虚拟显示成为未来

在今天这篇文章,我主要来谈谈VR和AR,并且介绍一个全新的投影技术概念PBAR,即基于增强现实的投影技术,我们称之为 虚拟显示技术。

VR和AR在一夜之间就成了所谓的风口。但是从长远的来看,VR/AR将会像现在的行业一样,或许将会成为物联时代的基础终端,那么,基于虚拟技术的多种行业都将迎来空前的发展基于,比如目前尚未成型的虚拟显示。

关于VR虚拟现实(Virtual Reality)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。以Oculus Rift、HTC Vive为代表的头戴式显示器在消费级市场以沉浸式游戏为主要功能,加之VR Porn这种刚需为营销卖点。简单讲虚拟现实技术就是用来模拟人的真实感觉、听觉和视觉,让使用者完全沉浸在真实的可互动的虚拟世界之中。

个人观点: 要从上面所述的全方位实现虚拟现实,VR产品研发还有很长的路要走,但在其部分应用诸如看视频与玩一些游戏上已经可以给消费者带来很好的用户体验, 因此相比较AR产品, 目前的VR产品在价格与使用性上,都会让消费者更愿意买单。也看好VR产品近期的发展前景。

虚拟成像技术的要求要远远低于增强显示产品,目前都是单片凸透镜加液晶显示器的方案。当然

一数基于增强现实的投影技术虚拟显示成为未

,在光路设计上未来还会在可视角度FOV,图像畸变、显示分辨和近视眼支持等方面进一步补强。虚拟现实的技术难点包括在于如何让佩戴者在视觉之外的触觉、听觉和力觉甚至味觉方面做到身临其境,比如感知虚拟环境的温度、湿度和空气的味道,与虚拟人物进行语言交互,如何更好将佩戴者视角,动作融入到虚拟世界之中,这涉及到了全息建模与细节捕捉,甚至是神经科学等多个方面。如何让VR的用户获取更大的动作空间,用线拴着电脑所获得的体验并不是最好的,用户还需要更丰富的VR内容,这些是VR行业目前面临的问题。

关于AR和VR不同

AR和VR是不同的概念,AR即增强现实(Augmented Reality),是将虚拟的信息应用到真实世界,并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中,从而实现对现实的增强。

AR的技术难度要远高于VR,从谷歌眼镜的失败就可见一斑。谷歌眼镜的功能包括诸如蓝牙、视频录制和社交等功能,但缺陷也有诸如续航能力、看显示信息不够方便(产生生理副作用)和价格过高等。大家都知道,科技界目前最火热的AR产品莫过于微软的Hololens,在硬件方面,Hololens有强大CPU和GPU组合,以及一个号称每秒可处理1兆兆次浮点运算的HPU用于重建三维场景与渲染三维场景,同时它还配备了多个景深摄像头(至少是4个)用于感知周围环境的三维场景的景深信息。功能方面,它可以投射全息图像 (和全息投影是两回事);可以建立虚拟环境,比如置身用户于火星之中,而且可以与虚拟物体进行互动;最根本的即是增强现实。

但是目前对于AR的疑虑主要在于:

1、虚像焦点位置不可变,可视范围窄,作为AR产品要做到虚拟物与现实物体的完美融合,必须要解决虚拟物与实物的聚焦问题,但是人眼看现实物有不同的景深,这也要求虚拟物要有不同的景深, 这个在谷歌眼镜上是没有做到的,而从微软公开的相关专利来看,微软采用的是将虚拟像显示在无限远处的方案,但如果使用全息波导或者基于波导的其它技术,很可能带来可视角度FOV窄的问题。

2、速度是否够快,时延是否够短,比如想把可口可乐罐子换成百事可乐的Logo,如果跟踪慢的话,会导致每次用户转头时同时看到百事与可口可乐两个Logo, 严重影响体验,要知道Oculus做的虚拟现实产品已经可以达到亚毫米的头部跟踪精准度以及20毫秒的显示总延时。

3、真实与虚拟物体重叠的解决,比如一只虚拟狮子在佩戴者面前走过,佩戴者抬起手臂不应该透过手臂看到狮子,而从目前Hololens的演示来看,可能存在这方面的问题。

4、交互体验、眼球跟踪、语音识别与手势识别,之前还是有一系列关于整体操控体验的负面消息,诸如操控时延、控制方式需要手眼结合导致操控不自然等。

增强现实类产品的最终目的是无声无息无负担的将虚拟世界套进现实世界并进行互动。为了实现这个目标,在虚拟显示、电池续航、计算器视觉、人机交互、环境感知和佩戴方便等众多方面还有很长的路要走,由于追求的应用场景不同,这让AR的技术难度远高于VR,即便是强大如Hololens的产品,近期微软也着重强调把它定位在游戏方面。可想而知,AR产品要像一样的走进人们的工作生活还很远,至少在未来的10年我们只能说拭目以待。

全新的PBAR

投影技术相对于VR/AR来说是相对成熟的技术,特别是激光投影技术,这是一种和VR/AR具有类似基因同时又具有很大互补性的一种技术,VR是放在家里的个人影院与游戏机,目前已能带来较好的用户体验;AR是随身穿戴的个人智能生活助手,目前还只能说够炫酷,距离生活助手与智能相比还有很远的路要走。

AR与VR说的都是个人,原因是它们成的虚像只能是佩戴的人可以感知与互动,周围的人是完全看不到的(Magic Leap这家公司宣传视频所展现的鲸鱼从篮球馆地板跃出的场景,展示的虚拟物体是能够被周围所有人看到的;该项技术是绝密的, 同时什么时候能出产品也是绝密的; 拭目以待...)

PBAR的概念

为什么说投影具有和VR/AR类似基因并且具有互补性。首先来介绍一个概念PBAR(基于投影的增强现实),这个概念在国外近几十年来一直很流行,PBAR能够把投影图像直接投射到实际物体上,做到真正的虚实结合,从而解决AR显示的虚拟图像与实际物体焦距不同导致人眼对焦不方便的问题,同时PBAR的虚实结合可以被周围所有人所共享和互动,显示尺寸理论上可以无限大,大家平时在用投影仪时会有所感受。

PBAR的应用场景相当丰富且有趣:投射在皮肤上的动态纹身;投射到白纸上的简笔画,孩子用笔去描,投射画的角度会跟着纸张角度的变化而变化;面朝大海, 春暖花开,在没有窗户的墙上就能实现;地板上可以有条河,河里有鱼,孩子抓鱼鱼儿跑,河水泛起水花儿;多人分享屏幕,融合屏幕只需要一个简单的手势就能做到;想试试价格便宜可随身携带的组合式3D影院吗? 想试试融入到你生活的360度幻象显示吗?

由于有可分享、无边界的特性,穿戴类投影结合PBAR技术(WPBAR)将是一个发展的必然趋势。投影集群(CoP)将成为穿戴类投影向前发展的一个方向。CoP与WPBAR的结合将为人类打开一个具有巨大想象空间的世界,但WPBAR与AR一样在诸多方面面临着巨大的挑战,诸如电池续航、投影亮度、虚拟显示、计算视觉、人机交互和环境感知等,WPBAR也会像AR一样有很长的路要走;同时WPBAR又类似VR发展的初级阶段,目前已经有诸如屏幕融合、视频播放、抬头显示等应用可以给用户带来较好的体验。因此从这个角度预测,WPBAR很可能会像VR一样越来越热,可能比AR更接近于的替代者。